泛素蛋白酶体途径与癌症
蛋白质降解途径研究及其生物学功能
蛋白质降解途径研究及其生物学功能蛋白质是细胞中最重要的分子之一，是细胞结构、功能和代谢的基础。
在细胞内部，蛋白质的合成与降解是一个动态平衡的过程，其中蛋白质降解途径对于细胞的正常生理过程起着至关重要的作用。
蛋白质的降解途径主要包括两种：泛素-蛋白酶体途径和自噬途径。
泛素-蛋白酶体是真核细胞中最重要的蛋白质降解途径之一，其主要作用是分解细胞内部的蛋白质废物和异常蛋白质，维持细胞内部蛋白质的稳态。
而自噬是另一种主要的蛋白质降解途径，它主要由溶酶体分解和回收细胞内部蛋白质及其他细胞成分。
泛素-蛋白酶体途径和自噬途径同样重要的一个共同点就是它们的调节网络非常复杂。
泛素-蛋白酶体途径的关键结点是泛素加工酶，而自噬途径的关键结点则是相应的自噬基因ATG。
通过复杂的信号传递与调控网络，泛素-蛋白酶体和自噬途径共同保证了细胞内部蛋白质的处理和稳态维持。
值得注意的是，蛋白质降解途径对于生物学功能的影响也是非常重要的。
例如，泛素-蛋白酶体途径在一些细胞增殖和存活调控中扮演着重要角色。
通过影响蛋白质降解途径，可以有效调控细胞周期、减少蛋白聚集疾病的发生，促进代谢活动及细胞凋亡等生物学功能。
同时，蛋白质降解途径的研究也对疾病诊断和治疗具有重要意义。
泛素-蛋白酶体途径在肿瘤发展和免疫系统的调节中起到了重要作用，而自噬途径的故障又和多种人类疾病有关，如神经退行性疾病、癌症以及炎症等。
对于蛋白质降解途径研究来说，还有一项最基础也最重要的工作就是酶促反应机理的研究以及活性位点和底物选择性的研究。
这些工作的开展通常涉及到一系列生物化学手段，如酶学研究、晶体学解析、荧光探针与荧光共振能量转移技术等。
总之，对于蛋白质降解途径的研究具有广泛的生物学意义和临床实际应用价值。
随着人类对于细胞生物学、疾病发病机理的深入了解，蛋白质降解途径的研究将会进一步加强和深化。
泛素-蛋白酶体途径在恶性肿瘤中的研究进展
蛋白连接酶与靶蛋白结合形成一条多泛素链， 将底物蛋白泛素化， 使靶蛋 白被２ ６ Ｓ蛋 白酶体所识别和降解。泛素化过程是真核
细胞内重要的蛋白质质控系统， 参与细胞的多种生理活动过程， 比如细胞凋亡、 细胞周期 以及细胞 内信号传导等， 对维持细胞正常
的生理功能具有十分重要的意义。当泛素 一 蛋白酶体系统对靶蛋白的降解功能失常时， 可以｝ 】 起癌蛋白聚集、 抑癌蛋白异常降解、
ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ａ ｓ ｏ ｍｅ ． ＵＰＰ ｉ ｓ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｏｒ ｆ ｍａ ｎｙ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ，ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄｉ ｎｇ ａ ｐ ｏ ｐ ｔ ｏｓ ｉ ｓ，ｔ ｈｅ ｃ ｅ ｌ ｌ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ａ ｎｄ ｉ ｎｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ｉ ｎｇ，ｗｈｉ ｃ ｈ ｈａ ｓ ａ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｕ ｂ ｉ ｑ ｕ ｉ ｔ ｉ ｎ — ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ａ ｓ ｏ ｍ ｅ ｐ ａ ｔ ｈ ｗ ａ ｙ（ Ｕ Ｐ Ｐ ）ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ａ ｔ ｈ ｗ ａ ｙ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｅ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｄ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｐ ｏ ｌ ｙ ｍ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｕ ｂ ｉ ｑ ｕ ｉ ｔ ｉ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｃ ｏ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ａ ｔ ｔ ａ ｃ ｈ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｓ ｂ ｙ ａ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｓ ｔ ｅ ｐ（ ｕ ｂ ｉ ｑ ｕ ｉ ｔ ｉ ｎ － ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍ ｅ ，ｕ ｂ ｉ ｑ ｕ ｉ ｔ ｉ ｎ — ｃ ｏ ｎ ｊ ｕ ｇ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍ ｅ ｓ ，
泛素-蛋白酶体通路与癌症关系的研究进展
泛素-蛋白酶体通路与癌症关系的研究进展张海满（山东农业大学生命科学学院山东泰安201018）摘要：泛素化过程是真核细胞内重要的蛋白质质控系统，参与细胞的多种生理活动过程，对维持细胞正常的生理功能具有十分重要的意义。
泛素-蛋白酶体途径（UPP）的异常改变不仅与癌症的病因学有着直接关素，并且与癌症的发展和预后有着密切的关系。
本文综述了泛素的构成、泛素链的形成过程、UPP的生理和病理功能及UPP与癌症的关系的研究进展。
关键词：泛素-蛋白酶体通路；UPP；癌症；研究细胞内蛋白质的产生和降解必须保持着动态平衡，才能维持细胞的稳态和正常功能。
泛素-蛋白酶体途径( ubiquitin-pro-teasome pathway, UPP)是细胞内蛋白质选择性降解的重要途径，泛素分子主要通过泛素活化酶、泛素结合酶和泛素-蛋白连接酶与靶蛋白结合形成一条多泛素链，将底物蛋白泛素化，使靶蛋白被26S蛋白酶体所识别和降解。
UPP可高效并高选择性地降解细胞内蛋白质，尤其是一些短寿命的细胞周期调节蛋白、癌基因和抑癌基因产物以及变性变构蛋白等。
1.泛素-蛋白酶体途径（UPP）的构成UPP成分十分复杂，主要包括泛素( ubiquitin, Ub)、泛素活化酶( ubiquitin-activatingenzyme, E1)、泛素连接酶( ubiquitin-conjugatingenzyme, E2)、泛素蛋白连接酶( ubiquitin-protein ligating enzyme, E3)、26S蛋白酶体及去泛素化酶( deubiquitinating enzyme, DUBs)等。
UPP存在于所有真核生物的细胞内，是蛋白质选择性降解的主要方式。
1.1泛素( ubiquitin, Ub)泛素是一种广泛分布在真核细胞中的高度保守的小分子球状蛋白质。
1975年由Goldstein首次提出，此后不断出现有关报道[1]。
单个泛素分子由76个氨基酸残基组成，相对分子质量约8.5×103，有一个明显的疏水核心和大量的氢键，表现出特殊的稳定性，能够防止其自身在结合和靶向性降解循环中变性失活，从而保证泛素循环的进行。
泛素特异性蛋白酶7（USP7）在非小细胞肺癌中的研究进展
泛素特异性蛋白酶7（USP7）在非小细胞肺癌中的研究进展发布时间：2021-11-17T03:43:04.112Z 来源：《健康世界》2021年19期作者：李芝瑜1，何敏诗2，鲁蓝艺2，吴金晓2，郑锦花2[导读] 泛素特异性蛋白酶7 (ubiquitin-specific protease，USP7) 是一种去泛素化酶，可调节众多蛋白的活性，包括肿瘤抑制因子，DNA修复蛋白，免疫应答，病毒蛋白和表观遗传调节剂李芝瑜1，何敏诗2，鲁蓝艺2，吴金晓2，郑锦花2桂林医学院，桂林市 541199；2.桂林医学院附属医院，桂林市 541001摘要：泛素特异性蛋白酶7 (ubiquitin-specific protease，USP7) 是一种去泛素化酶，可调节众多蛋白的活性，包括肿瘤抑制因子，DNA 修复蛋白，免疫应答，病毒蛋白和表观遗传调节剂。
USP7通过去泛素化作用，调控蛋白质的表达，参与肿瘤的多种信号通路的调节，促进肿瘤的发生和发展，是当前癌症治疗研究中人们广泛关注的几种去泛素化酶之一。
本篇综述，总结了对 USP7 研究的进展，重点关注其在非小细胞肺癌中的作用。
关键词：USP7；非小细胞肺癌Research progress of ubiquitin-specific protease 7 (USP7) in non-small cell lung cancerZhiYu Li1，MinShi He2，LanYi Lu2，JinXiao Wu2，JinHua Zheng2（1.Guangxi Key Laboratory of Tumor Immunity and Microenvironment Regulation, Guilin Medical College, 541000, China; 2. Affiliated Hospital of Guilin Medical College, 541000, China）Abstract: Ubiquitin-specific protease 7 (USP7) is a deubiquitinating enzyme that can regulate the activity of many proteins, including tumor suppressor factors, DNA repair proteins, immune responses, viral proteins, and epigenetics Modifier. USP7 regulates protein expression through deubiquitination, participates in the regulation of multiple signal pathways in tumors, and promotes the occurrence and development of tumors. It is one of several deubiquitinating enzymes that have been widely concerned in current cancer treatment research. This review summarizes the research progress of USP7, focusing on its role in non-small cell lung cancer.Keywords: USP7; non-small cell lung cancer现如今肺癌已经成为全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，5年生存率＜16%[1]，已成为影响生存率的第一大致死原因，尽管广大医务工作者为应对这种恶性疾病付出了数十年的努力，但肺癌的预后仍然不乐观，尤其是晚期非小细胞肺癌 (NSCLC)。
提示 泛素蛋白酶体途径
提示泛素蛋白酶体途径泛素蛋白酶体途径，是细胞内一种重要的蛋白质降解途径，广泛参与调节细胞内蛋白质的稳态与代谢平衡。
在这一途径中，泛素蛋白酶体通过将泛素蛋白连接在靶蛋白上，然后将其降解成短的多肽片段，从而实现对细胞内蛋白质的调控。
泛素蛋白酶体途径在细胞生物学领域中具有非常重要的地位，对于维持细胞内环境的稳态以及适应生物体内外环境的变化起着至关重要的作用。
泛素蛋白酶体途径的发现和研究历程可以追溯到上世纪70年代。
通过对大肠杆菌中存在的一种叫做ubiH的蛋白进行研究，科学家们发现了这种蛋白可以被一个叫做特异的蛋白质分解酶降解，进而引发了对泛素蛋白酶体途径的兴趣和研究。
随着研究的不断深入，科学家们发现泛素蛋白酶体途径在许多生理和病理过程中都发挥着关键作用，包括细胞凋亡、免疫应答、细胞周期调控等。
泛素蛋白酶体途径的主要机制包括泛素化、蛋白降解和泛素蛋白酶体的功能调控。
在细胞内，泛素是一种小分子蛋白，在其结构域上具有七个连环环。
泛素连接到靶蛋白上的过程被称为泛素化，这是通过泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶协同完成的。
一旦靶蛋白被泛素化，其会被送往泛素蛋白酶体中进行降解。
泛素蛋白酶体内含有多种蛋白酶，其中最重要的是蛋白酶体蛋白酶，其对泛素化的靶蛋白进行降解。
此外，泛素蛋白酶体的功能也受到一系列调控蛋白的影响，例如ubiquilin，它在泛素化过程的识别和传递中起着关键作用。
研究发现，泛素蛋白酶体途径在许多疾病的发生和发展中发挥着重要作用。
例如，神经退行性疾病中，异常的泛素蛋白酶体途径会导致神经元的蛋白质积累和突触功能紊乱，从而引发神经退行性变化。
另外，在癌症的发生和发展过程中，泛素蛋白酶体途径的异常也常常被观察到，从而导致细胞内重要调控蛋白的累积，进而促进肿瘤的发展。
因此，对泛素蛋白酶体途径的深入研究不仅可以提供重要的细胞生物学基础知识，还可以为相关疾病的治疗提供新的靶点和策略。
在泛素蛋白酶体途径的研究中，有一些关键问题一直备受关注。
泛素—蛋白酶途径降解蛋白质与疾病
蛋白酶体结构
26S 蛋白酶体包括2个19S调控 蛋白和一个20S核心蛋白
20S 蛋白酶体至少有三种不同的蛋白酶 活性
已知的20S 蛋白酶体蛋白酶 活性至少有三种，催化位点 均位于β亚基上，分别是： 类糜蛋白酶活性（β5），
类胰蛋白酶活性（β2），
肽-谷氨酰肽水解酶活性（β1）
泛素
泛素由 76 个 aa 组成，广泛存在 于真核生物，不同来源的泛素蛋 白具有类似的结构、功能和免疫 学特征，其空间结构如图 1 所示。 其功能位点为 C- 末端 76Gly残基 和 Lys 残基， 76Gly 残基能与 E1 、 E2 、 E3 以共价键相互作用。泛 素是UPP的重要组成部分，激活 后识别、 标记靶蛋白。
近年来发现泛素系统也与神经细胞 变性有关。如引起帕金森病的一个重要 因子是 Parkin,后者是泛素和蛋白的 E3 连 接酶,能与E2 UbcH7 和UbcH8 共同作用, 而 Parkin 自身也是经泛素化调节降解 , 一 旦Parkin变性,影响某些蛋白降解 ,就会引 起多巴胺类神经元的毒性损伤而引起常 染色体隐性少年型帕金森病( autosomal recessive juvenile parkinsomism)。
单泛素化
单泛素化是一个由多种酶（ E1 、 E2 、 E3 ）和ATP 参与的级联反应。与磷酸化相 似，泛素化是一个可逆的过程，通过泛素 化酶和去泛素化酶维持平衡。单泛素化不 能降解靶基因，只是起到调节作用。泛素 化过程如下图所示。
图1 泛素化的过程
多聚泛素化
多聚泛素化，即由数个泛素分子形成的泛素链 C端的甘氨酸与单泛素化底物特异性结合。Ub 与 靶蛋白的共价连接，至少需要4 － 5 个Ub 连接到 靶蛋白上，形成多聚泛素链。
蛋白质泛素化、去泛素化与肿瘤发生的关系
蛋白质泛素化、去泛素化与肿瘤发生的关系【关键词】泛素化泛素-蛋白酶体途径去泛素化去泛素化酶肿瘤泛素蛋白水解酶体途径（Ubiquitin proteasome pathway, UPP）是细胞质和核内蛋白ATP 依托性的非溶酶体降解途径，高效并高度选择性地进行细胞内蛋白转换，还参与某些重要蛋白质的编译后修饰和改造。
因此，对维持细胞正常生理功能具有十分重要的意义。
但随着对UPP研究的深切，发觉蛋白泛素化调剂是一个可逆的进程。
细胞内同时还存在一些特异的去泛素化蛋白酶进行负向调剂［1］。
1 泛素及其功能泛素是由76个氨基酸组成的球形热稳固蛋白，其结构在真核细胞中高度保守，在不同生物体间组成泛素的氨基酸序列不同很小。
泛素是通过一系列泛素启动酶的作用而与靶蛋白连接的。
泛素-蛋白酶体系统的组成（1）泛素：分子量约，普遍存在于真核细胞。
泛素链与蛋白底物的结合形成被蛋白酶体降解的识别信号。
（2）泛素活化酶E1：通过半胱氨酸残基与泛素C端活化的甘氨酸残基形成硫酯键。
（3）泛素转移酶E2：以泛素结合酶方式起作用，活性部位为半胱氨酸。
（4）泛素连接酶E3：识别被降解的蛋白并将泛素连接到底物上。
（5）26S蛋白酶体（）：蛋白酶体定位于胞核和胞质内。
26S蛋白酶体是由2个环状的19S亚单位和1个20S微粒体状的亚单位组成［2］。
蛋白酶体被以为是细胞内的再生与回收中心，泛素化的靶蛋白在此被分解为短肽和氨基酸，而泛素被回收再利用。
泛素-蛋白酶体降解途径第一时期为泛素与蛋白底物的彼此作用：（1）高能硫酯键E1泛素复合物的形成。
在ATP参与下，游离的泛素被E1激活，即E1的半胱氨酸残基与泛素的C结尾甘氨酸残基形成高能硫酯键。
（2）活化泛素（E1泛素复合物）转移到E2上，释放出E1，形成高能键E2泛素复合物。
（3）底物（被磷酸化、氧化、错误折叠或与辅助蛋白结合的蛋白质）被E3识别并与之结合。
（4）E2泛素复合物上的泛素转移到E3上，形成高能键复合物。
ATP-泛素-蛋白酶体途径在癌性恶液质肌萎缩中作用的研究进展
恶 性 肿 瘤 患 者 常伴 随癌 性 恶 液 质 （ａ ｃｒＣ— ｃｎ ｅ ａ ｃ ｅ ｉ， Ｃ ， Ｃ表 现为 厌 食 、 ｈ ｘａ Ｃ ） Ｃ 贫血 、 白质分 解 增 蛋
ＵＰ Ｐ的特 异性 和速率 。有 ３种 Ｅ ３蛋 白亚 单位 仅在
肌 肉 中 表 达 ： ｔｏ ｉ一 、 ｕ 一 Ａ ｒｇｎ１ Ｍ ＲＦ １和 Ｅ ａＩ 。 肌 肉 ３ —Ｉ 【
加、 瘦组 织群丢 失 、 行性 体重下 降甚 至器官 功能受 进
损 ， Ｃ 尚无 统一诊 断标 准 。研 究 发 现 ， 半数 但 Ｃ 约 癌症患 者 有 Ｃ 它 是 癌 症 患 者 死 亡 的重 要 原 因 。 Ｃ，
特 异性 Ｅ ３在 肌 肉萎 缩 中 起 重 要 作 用 。Ａｔｏ ｉ一 ｒｇｎ １ 能与 Ｓ ｐ 、 ｏ ｌ和 Ｃ ｌ ｋｌ Ｒ ｃ ｕｌ结 合 ， 同 组 成 Ｓ Ｆ 型 共 Ｃ
人 体 重 的 ４ ， 蛋 白 丢 失 的 主 要 场 所 。 研 究 发 ０ 是
点上 ， 然后 泛素再 从 Ｅ ２转 移过 来 ， 接到 需要 降 解 连
的蛋 白质底 物上 。泛 素 分 子结 合 反 应 不断 重 复 ， 形
现 ， ＴＰ 泛 素一 白 酶 体 途 径 （ Ｐ ｕ ｉｕｔ — ｒ— Ａ 一 蛋 ＡＴ — ｂｑ ｉｎｐ ｏ ｉ ｔａｏ ａｈ ｙ ＵＰ ） ｅ ｓｍｅｐ ｔｗａ ， Ｐ 的激 活 与 上 述 骨 骼 肌 蛋 白 加速分 解密 切相关 。 １ ＵＰ Ｐ简介
Ｃ Ｃ可导致 患者生 活质 量 下 降 ， 生存 时 间 缩 短 ， 对治
疗疗效 降低 。 Ｃ Ｃ伴 有糖 、 肪 、 白质 三 大 物 质 代 谢 改 变 ， 脂 蛋 其 中蛋 白质代 谢改 变 最 有意 义 ， 特 征性 表 现 为骨 可 骼肌加 速分解 萎 缩 、 氮平 衡 。骨 骼 肌 约 占正 常成 负
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前的第二个间期，为细胞分裂作准备。 M 期：细胞分裂期。 G0期：离开细胞周期不再进行分裂的 时期，也就是休息的时期。
USTB
蛋白酶体对细胞周期的调控
USTB
P27KIP1具有负反馈调节CDK2／Cyclin E和CDK2／Cyclin A 复合体的作用，阻止细胞周期从G期进入S期，从而起到抑 制细胞生长的作用。 P27KIP1的表达受E3家族SCF和后期促进复合物（APC/C）两 种蛋白酶的调控。 在一些肿瘤中，SCF的Skp2亚基活性增加，从而使p27KIP1 发生过度泛素化，而被蛋白酶体降解。 由于p27KIP1的泛素化降解，下调了细胞内的p27水平，使 细胞增殖异常加快，这可能是导致细胞癌变的重要原因。
USTB
三、蛋白酶体作为抗肿瘤药物靶标
2、作为抗肿瘤药物的蛋白酶体抑制剂 2.1 硼替佐米（bortezomib,PS-341）是首个被美国FDA批准 用于临床的蛋白酶体抑制剂，用于治疗复发性、难治性 多发性骨髓瘤。 作用位点：特异性抑制蛋白酶体的类糜蛋白酶活性（β5 亚基）。
USTB
硼替佐米临床实验结果
USTB
26S 蛋白酶体
26S 蛋白酶体是降解泛素化底物的一个ATP 依赖型蛋白水解复合体， 由20S 核心蛋白酶（core protease，CP）和19S 调节颗粒 （regulatory particle，RP）构成。CP 是由4 个七聚体蛋白组成的 环层叠在一起形成的一个空心圆柱体样结构（α1-7β1-7β1-7α17），是26S 蛋白酶体的水解核心。活性位点位于20S 圆柱体空心结 构中心的2 个β 环上。2 个α亚基的氨基末端封住蛋白水解腔隙的 入口，对蛋白酶体CP 的活性具有自身抑制作用，这样只有进入蛋白 酶体圆柱体内部的蛋白才能够被水解。RP 由基底（Base）和盖子 （ Lid）两个亚单位组成，分别与CP 两端的α 环相结合。基底亚单 位是由6 个相关的AAA-ATPases RPT1-6（regulatory particle triple-Aprotein）和3 个non-ATPase RPN（ regulatory particlenon-ATPase）1、2 和10 组成的环状结构，能够活化20S 核 心颗粒。盖子亚单位含有其余的non-ATPase（RPN 3、5-9、11 和 12），是泛素依赖性蛋白降解所必须的。
USTB
Cancer Res 2007; 67: (9), 4303-4310
USTB
2.3、醉茄素A (withaferin-A)
Mol Pharmacol 71:426–437, 2007
USTB
Mol Pharmacol 71:426–437, 2007
USTB
Mol Pharmacol 71:426–437, 2007
USTB
泛素-蛋白酶体途
主要内容
1 泛素-蛋白酶体途径
2
泛素—蛋白酶体途径与癌症发生
3
蛋白酶体作为抗肿瘤药物靶标
4
问题与展望
USTB
一、泛素-蛋白酶体途径
蛋白质合成
蛋白质降解
USTB
Aaron Ciechanover
Avram Hershko
MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPD QQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG
USTB
泛素活化酶（E1）
E1 是泛素与底物蛋白结合所需要的第一个酶。E1 是一种广泛表达的多肽，大约1100 个氨基酸，含 有位臵固定的保守的半胱氨酸残基。E1 有2 个亚 型，是由同一个mRNA 在不同的起始位点翻译而成 的，存在于细胞浆和细胞核中。酵母的E1 基因失 活后是致命的，说明这个蛋白对于细胞的生存是 至关重要的。E1 可以水解ATP，与泛素的羧基末 端形成高能硫酯键而激活泛素。E1 具有高度的催 化效能，在低浓度的情况下就能够激活泛素，满 足下游的级联反应过程。
USTB
泛素-蛋白连接酶（E3s）
泛素化途径最重要的特征就是底物的多样性和选 择性，这一功能由E3s 直接决定。目前主要有3种 类型的E3s，即含有HECT（ homologous to E6associatedprotein carboxyl terminus）结构域 的E3s、含有环指状（RING finger）结构域的E3s 和含有U-box结构域的E3s。在高等生物E3 的总数 从几百到一千以上，新的E3 亚家族仍不断被发现。 正是由于这些复杂多变的E3s 家族成员可以对不 同的底物进行特异性的识别，才呈现出蛋白降解 的高度选择性。
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2.
UPP调控细胞凋亡与癌症发生 细胞凋亡（apoptosis）是指细胞在一定的生理或病理 条件下，受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。 细胞凋亡是生物界广泛存在的一种基本生命现象，如同 细胞生长、发育、增殖一样，起着十分重要的作用。 UPP通过26S蛋白酶体降解一些与凋亡相关的蛋白，如 转录因子，凋亡前蛋白和抗凋亡蛋白等，发挥调控细胞 凋亡的作用。
USTB
泛素结合酶（E2s）
级联反应的第二步是泛素分子经过转硫醇反应从E1 半胱 氨酸残基转移给E2s 活化的半胱氨酸位点。E2s 在哺乳动 物中至少有25 个基因，所有的E2s 都含有一个保守的大 约150 个氨基酸的核心结构域，在结构域的中央是决定 E2s 活性的半胱氨酸残基，位于蛋白表面浅的裂隙内。 E2s 家族中的一小部分成员只含有这个核心结构，但是其 它的大部分成员还有N-或C-末端的延伸，这种结构可能与 E3s 的识别、E2s 自身的活性以及底物识别有关。E1 和 E3s 通过相同的基序与E2s 连接，这说明在反应循环过程 中，E2s 必须在E1和E3s 之间穿梭往返运行。因此为了保 证在激活的泛素与数量巨大的E3s 之间得到平衡的分布， 需要多个E2s 异构体。E2s / Ub 非共价结合的亲和力非 常低，说明其在转移泛素分子到靶蛋白上起着重要的作用。
USTB
蛋白酶体结构
26S 蛋白酶体包括2个19S调控 蛋白和一个20S核心蛋白
USTB 20S 蛋白酶体至少有三种不同的蛋白酶活性
已知的20S 蛋白酶体蛋白酶 活性至少有三种，催化位点 均位于β亚基上，分别是： 类糜蛋白酶活性（β5），
类胰蛋白酶活性（β2），
肽-谷氨酰肽水解酶活性（β1）
USTB
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2.2 UPP对转录因子NF-κB的 调控
细胞转录因子NF-κB可以激活 抗凋亡基因如bcl-2等，发挥抗 凋亡作用 。 正常情况下， NF-κB 活性被 IκB抑制 。 肿瘤细胞中参与IκB 降解的蛋 白酶体活性增加，细胞内NFκB 水平升高，细胞增殖增加。
USTB
三、蛋白酶体作为抗肿瘤药物靶标
USTB
泛素解离酶（DUBs）
DUBs 属于蛋白酶超家族，根据其催化机制，可以 分为5 类（天门冬氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、丝 氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶）， 生物信息学研究显示大约有79 个有功能的DUBs， 其中大部分为半胱氨酸蛋白酶。DUBs 能够识别最 接近的泛素基序，特异性地在泛素和与其C 末端 最后一个残基（Gly76）相连的分子之间断开。
USTB
硼替佐米临床实验结果
USTB
蛋白酶体抑制对骨髓瘤细胞及其微环境的影响
JOURNAL OF CLINICAL ONCOLOGY, 2005,23,230-239
USTB
2.2、EGCG及其衍生物
(-)-EGCG是一种从绿茶中提取的天然多酚类化合物。Dou 等证明(-)-EGCG可以抑制蛋白酶体的β1亚基和β5亚基蛋白 酶活性。人工合成的含酯键的衍生物具有类似的抑制活性。
J Biol Chem 2001;276:13322–13330.
USTB
将EGCG与β5亚基进行分子对接（docking）,发现EGCG可 以很好的嵌入到β5亚基的活性位点。
PROTEINS， 54:58–70 (2004)
USTB
EGCG与β5亚基的结合可能来源于2种作用：1）Thr1上的 OH与EGCG上的羰基C形成半缩醛；2）EGCG的AC环与 β5亚基的S1口袋有较强的疏水相互作用。
USTB
2.1 UPP对p53蛋白的调控
p53蛋白是细胞内重要的凋亡 调控因子，可通过激活一系列 靶基因实现凋亡调控功能。 MDM2是E3家族成员，促进 p53从核内向细胞质转运，使 之被泛素化后降解，从而发挥 抗凋亡作用。 多种肿瘤细胞中发现UPP活性 上调，p53蛋白降解增加，肿 瘤细胞增殖明显上升。
USTB
2.4、金属有机化合物
许多肿瘤细胞富含铜。 无毒的有机配体进入细 胞后与铜结合生成蛋白 酶体抑制剂。 对肿瘤细胞更高的选择 性
PROTEINS， 54:58–70 (2004)
USTB
为提高细胞对EGCG的摄取及EGCG在细胞中的稳定性， 对EGCG的羟基进行了酰基化保护。
Cancer Res 2007; 67: (9), 4303-4310
USTB
Cancer Res 2007; 67: (9), 4303-4310
β1、β2、 β3亚基对多肽的水解依靠Thr1
USTB
二、泛素-蛋白酶体途径（UPP）与癌症发生
1. UPP调控细胞周期与癌症发生
细胞周期包括：
G1期：第一个间期，主要进行细胞体 积的增大,并为DNA合成作准备。不分裂 细胞则停留在G1 期。 S 期：DNA 合成时期，染色体数目在 此期加倍。 G2期：DNA 合成后至细胞分裂开始之
Irwin Rose
2004年,因“发现泛素介导的蛋白质降解途径”，来自以色 列工学院的Aaron Ciechanover、 Avram Hershko和美国加 利福尼亚大学欧文分校的 Irwin Rose分享了诺贝尔化学奖。